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Chemikalien:
•Elektroden aus Zn, Cu, Au (Au aus der Elektronik
--> altes PC-Motherboard, Au-beschichtete Elektroden, Lötstifte,
reichen aus, oder gleich mit dem Persulfat bei Conrad mitbestellen)
und natürlich aus Ag-Legierung oder Beschichtung
•Cu-Abschnitte
aus Elektrokabeln, ohne Isolierung (ca. 10 dünne Drähte,
jeweils 2-3 cm lang. Aus Kabeln deshalb, weil das Cu hier sehr rein
ist)
•Natriumpersulfat
(50 g auf 1l H2O), gibt’s bei Conrad-Electronic,
Hirschau (www.conrad.de)
•Destilliertes
Wasser (jegliches verwendete Wasser sollte destilliertes sein, da
sich bei Leitungswasser sonst schwerlösliches Silberchlorid
bilden kann und nur weitere Arbeitsschritte zur Komplexbildung erfordert,
die diese Aufarbeitung sehr verteuern würden).
Bis
auf das Persulfat kann man den Versuch also mit Hausmitteln durchführen.
Dies wirkt besonders kostengünstig.
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Versuchsanleitung:
Anmerkung:
Das beschriebene Material der Ag-Legierung kann man aus elektrischen
Kontakten aller Art (aus Schaltern, Relais, Schützen, Verbindern,
Steckern, Potentiometern) gewinnen: Schaltstücke mit erkennbar
aufgelöteten oder aufgenieteten Punkten aus Kontaktmaterial
werden so gut wie möglich vom Trägermaterial (oft versilbertes
Messing oder Cu) mechanisch abgetrennt.
(Schaltstücke und Kontakte)
Dann
wird das gewonnene Material in einem Tiegel eingeschmolzen (z.B.
alter Blumentopf, dessen Loch mit Sand, besser mit Gips verschlossen
ist). Da für Kontakte auch cadmiumhaltige Legierungen verwendet
werden können, ist bei der späteren Entsorgung der Elektrolyt.-Lösung
entsprechend zu verfahren (Schadstoffsammelstelle). Mögliche
Anteile an der so gewonnen Legierung sind (ausser Ag): Al, Cd als
CdO, Ni, Fe, Zn, Si, Pb, Sn; selten treten auf: Au, Pt, Pd
Es
sei zunächst anzumerken, dass es sich hierbei NICHT um ein
Verfahren handelt, in dem giftigste Cyanidverbindungen eingesetzt
werden. Dieses Verfahren scheidet das Ag durch Zementation in kristalliner
Form als Dendriten ("Silberbaum") an einer Kupferelektrode
oder an Resten der zu raffinierenden Ag-Legierung nach einer Elektrolyse
in einer CuSO4-haltigen Na2S2O8-Lösung
(Natrium-Peroxo-Disulfat, kurz Na-Persulfat) ab. Es bilden sich
keine festhaftenden Überzüge.
Versuchsdurchführung:
Das
Na-Persulfat wird in soviel H2O gelöst, dass das
Elektrolyse-Gefäss (im folgenden Reaktor genannt) gut gefüllt
ist. Dann gibt man die Cu-Abschnitte von alten Elektrokabeln hinein,
die sich etwas auflösen. Besser geht es, wenn das Wasser etwas
erwärmt wird (u.a. deswegen der hitzebeständige Glasbehälter),
50-60°C sind genug, dann lässt man wieder abkühlen.
Nach einiger Zeit stellt sich eine Blaufärbung ein, die von
gebildetem CuSO4 stammt. Dies fördert zusätzlich
die elektr. Leitfähigkeit des Elektrolyten. Nun lässt
man abkühlen. Sollten Cu-Reste übrig bleiben, müssen
diese restlos entfernt werden, damit sich späteres Ag nicht
vorzeitig daran abscheidet.
Jetzt
wird das Netzteil vorbereitet: Bei Verwendung eines alten PC-Netzteils
muss die gelbe Leitung und die schwarze Leitung von einem Anschlussstecker
abgeschnitten werden. Dann werden die beiden offenen Enden auf ca.
5 mm Länge abisoliert. Diese Enden werden in einer Lüsterklemme
befestigt. "Gelb" ist Plus, "Schwarz" ist Minus.
Am anderen Ende der Lüsterklemme werden die Verlängerungsleitungen
angeschlossen, die wiederum mit den Klemmen verbunden werden.
Nun
werden die Elektroden so in die Lösung getaucht, dass nur das
Material der Elektroden mit dieser Lösung in Kontakt kommt.
Die Klemmen sollten nicht mit eintauchen, da diese anodisch mit
zerstört(oxidiert) werden. Als Kathode (Minus) wird die Cu-
Elektrode und als Anode (Plus) das Scheidgut (Ag-haltiges Material)
geschaltet.
Als Merksatz kann dienen: "aNode Nicht Negativ"
Nach
dem Einschalten des Netzteils beginnt an den Elektroden eine leichte
Gasentwicklung und es lagert sich Cu an der Kathode ab, während
die Anode langsam zerfressen wird. Der kathodische Überzug
sieht erst fast schwarz aus. Je länger es dauert, desto Cu-farbiger
wird es. Es bildet sich nach und nach eine lockere schwammige Anhäufung
an der Kathode, welche bald entfernt werden muss. Damit nichts zu
Boden sinkt, kann man beim Herausziehen der Kathode eine alte Suppenkelle
unter die Kathode halten, damit alles aufgefangen werden kann, wenn
etwas herabfallen sollte.
An
der Anode passiert nun bei der Verwendung von lediglich versilberten
Bauteilen folgendes:
Die Schicht wird zum Teil komplett abgestossen, zum Teil verteilt
sie sich kollodial in der Lösung, zum Teil bilden sich lösliche
Silberverbindungen. Ungelöstes Ag verbleibt auf dem Reaktorboden.
Ist die Ag-Schicht komplett abgetrennt worden, sollte das Bauteil
zügig entfernt werden, damit nicht zuviel unedles Trägermaterial
in Lösung geht.
Bei
der Verwendung von durchgehend Ag-haltiger Legierung als Anode lässt
man diese nach und nach komplett zersetzen. Ag geht auch hierbei
teilweise in Lösung, teilweise kollodial zu Boden. Wenn die
Legierung Cu enthält (das ist eigentlich immer der fall), scheidet
es sich auch hier an der Kathode ab. Auch hier sollte das entstandene
Gebilde nicht im Reaktor verbleiben, sondern stetig entfernt werden.
Das
abgeschiedene Cu wird in einem anderen Gefäss (z.B. altes Trinkglas)
unter H2O aufbewahrt. Reste der Lösung lassen sich
so wieder in den Reaktor verbringen. Wenn nach längerer Dauer
der E. das Wasser im Reaktor abnimmt (durch Verdampfung und Zersetzung)
wird so dieses gleichzeitig durch die Zugabe von Wasser aus dem
Glas, in dem das abgeschiedene Cu gelagert wird, ergänzt! Ist
in diesem Glas das Wasser erschöpft, füllt man hier neues
hinein.
Besonders
bei der Elektrolyse von Ag-Legierung fällt eine stetige Eintrübung
der Lösung auf. Wenn die Elektrolyse etwa 2-3 Stunden angedauert
hat, ist sie deutlich dunkler und ergraut. Man kann dann nicht mehr
bis zum Grund des Gefässes hinuntersehen. Nun schaltet man
das Netzteil ab. Man kann 2 Varianten wählen, die zum gewünschten
Ziel führen. Wenn man einen Rest der Ag-haltigen Elektrode
übrig hat, kann diese Elektrode im Reaktor verbleiben, während
man die Cu-Elektrode entfernt. Wenn man die Cu-Elektrode im Reaktor
belässt, muss man die Ag-haltige Elektrode entfernen. Es sollte
also immer nur eine Elektrode während des Zementierens im Behälter
sein, damit mögliche ungewollte Nebenreaktionen ausbleiben.
Nach
etwa 20 Minuten hat sich auf der Elektrode ein ocker-farbener Überzug
gebildet, der nach weiteren 2 Stunden zu einem fein verästelten
Gebilde ("Dendriten") herangewachsen ist ("Silberbaum"),
welcher jetzt etwa die Grösse eines Tischtennisballes erreicht
haben kann.
Dieser Silberbaum kann sich rund um die Elektrode verteilen, er
kann auch wie ein Vorhang bis zum Gefässboden hängen.
Das Resultat besteht aus elektrolytisch reinem Silber und wird in
einem weiteren Gefäss (altes Trinkglas) unter dest. H2O
gelagert. Bei der Entnahme des Ag aus dem Reaktor gelangt immer
etwas Elektrolyt in das Gefäss, welches das abgeschiedene Ag
enthält. Bei der E. wird aber immer wieder Wasser verbraucht,
welches nachgeliefert werden muss. Dies kann also aus dem Trinkglas
kommen, hier befindlicher Elektrolyt kann so ebenfalls wieder in
den Reaktor zurückgebracht werden. Wenn man also neues Wasser
benötigt, gibt man es erst in das Trinkglas, damit das hier
lagernde Ag gleichzeitig immer wieder abgewaschen wird.
Um alles gelöste Ag aus dem Reaktor zu gewinnen, hängt
man die Cu-Elektrode so lange in die Lösung, bis kein Ag mehr
abgeschieden wird. Dabei wird man immer wieder den Silberbaum entfernen
müssen. Die Lösung sollte dann wieder klar, aber immer
noch blau sein.
Das
Ag, welches sich am Gefässboden abgelagert hat, wird duch Dekantieren
der Lösung von selbiger getrennt. Bei zu feiner Verteilung
muss gefiltert werden und das Filtrat in dest. H2O verbracht werden.
Dort lässt man neu absitzen und filtert/dekantiert erneut.
Den Rückstand gibt man zum Silberbaum.
Vereinzelt entstehen auch feinste Ag-Strukturen, die eines "Längsfilters"
bedürfen. Man
hängt in die trübe Flüssigkeit einen streifen Zellstoff
(Küchenrolle von Kleenex, Zewa oder ähnliche). durch den
Kapillareffekt steigt die Flüssigkeit im Tuch immer höher
und man kann diese sogar über den Rand eines Gefässes
hinaus abtropfen lassen. Ag bleibt im Gefäss, aber auch im
Tuch zurück. Das Tuch wird beim späteren Einschmelzen
des reinen Ag mit in den Tiegel gegeben!
Einschmelzen
des Silbers:
Wenn
das gewonnene Ag eingeschmolzen werden soll, einen Deckel
auf den Tiegel legen, da die feinen Strukturen sonstwohin
fliegen. Verglichen mit der Kristallgrösse ist ein
Feuervolumen von 20 Litern ein Orkan.
Ag
ist mit einem Holzfeuer und aktiver Belüftung (Gebläse)
einschmelzbar. Wie hier zu erkennen, ist es wichtig, dass
man möglichen Bodenbelag unter dem Feuer (Pflastersteine)
durch einen Unterbau schützt. Hier tat es ein alter
25l-Farbeimer auf einer Waschma-schinentrommel.
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Videos des Einschmelzverfahrens: |
Video 1:
Angefeuerter Schmelzofen
ca.
3.0 MB |
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Quicktime |
Video 2:
Betrieb des Gebläsefeuers
ca.
2.3 MB
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Quicktime |
Video 3:
Geschmolzenes Silber
ca. 5.3 MB
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Video 4:
Immer noch heiß!
ca. 2.0 MB
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Quicktime |
Als
Resultat kann das Silber so aussehen (einmal in Wasser gegossen
und einmal in eine Gipsform):
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Ergänzende
Tipps und Hinweise:
Es ist nicht nötig, nach einer extrem starken Stromquelle Ausschau
zu halten. Denn je höher der Strom in dem Reaktor wird, desto
heisser wird dieser. Dies würde aber nur bedeuten, dass sich
die Ag-haltige Lösung beim zerkochen sonstwohin verteilt. An
der Kathode gebildetes Cu fällt bei zu stürmischer Reaktion
nur zum Reaktorboden. Dieses lässt dort Ag auskristallisieren,
welches nur schwieriger einzusammeln ist.
Stromquelle:
Es hat sich aus verschiedenen
Gründen ein PC-Netzteil bewährt:
•Weil man bei Erreichen einer zu hohen Reaktionsgeschwindigkeit
statt 12 Volt auch mal 5 Volt nehmen kann, ohne ein anderes Netzteil
herholen zu müssen.
•Bei 5 Volt Betriebsspannung kühlt sich der Reaktor wieder
etwas ab und man kann wieder auf 12 Volt wechseln.
•Ein PC-Netzteil
ist billig.
•Es wird
nicht an der Leistungsgrenze "gefahren" wie z.B. ein Akkulader,
der gerade mal 4 Ampere liefern kann.
•Beim
PC-Netzteil sind 20 Ampere möglich(5Volt) oder ca. 8A bei 12
Volt.
•Beim PC-ATX-Netzteil musss Pin14(Grün) mit Masse (Schwarz)
verbunden sein, sonst läuft es nicht an! PC-Netzteile allgemein
sind sog. Schaltnetzteile und sollten erst mit der Last (der Elektrolysezelle)
verbunden werden; dann einschalten! einige Modelle verkraften einen
sog. Leerlauf nicht.
Bei der Elektrolyse
sollte darauf geachtet werden, dass durch das Anwachsen des Cu-Belages
auf der Kathode kein Kurzschluss entsteht. Hier ist auch wieder
das PC-Netzteil vorteilhaft, da es nicht zu einem Knall kommt, sondern
sich dann leise abschaltet.
Angegebene Zeiträume,
speziell wann wie viel Ag zementiert ist, hängt von vielen
Faktoren ab:
• Wie lange dauerte die Elektrolyse an?
• Wie hoch war der Strom?
• Wie viel Ag enthielt die zersetzte Legierung?
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